Лабораторная работа №7. Электромагниты.

7.1. Цель работы: изучить конструкцию электромагнитов.

А) Масса обмоток электромагнита составляет около 12,5% массы электромагнита при медной обмотке и 10% - при алюминиевой.

Грузоподъёмные электромагниты изготавливаются круглыми и прямоугольными, а также в виде различных специальных форм.

Круглые электромагниты предназначены для стальных и чугунных грузов относительно небольших размеров или неопределённой формы: плит, болванок, различного скрапа, чугунных чушек, стружки, пакетов, рулонной стали и т.п. Они используются также для подъёма бойных шаров, которые при падении дробят крупный чугунный металлолом.

Прямоугольные электромагниты предназначены для стальных и чугунных длинномерных грузов: рельсов, балок, стального проката круглого, прямоугольного и других профилей, труб, листовой стали и т.п. В зависимости от длины грузов применяют два и более прямоугольных магнита, подвешенных на одной траверсе крана. Электромагнитами любых типов можно проводить кантование листов, слябов и других грузов.

Анализ отечественных и зарубежных конструкций электромагнитов показывает, что геометрические соотношения основных размеров в различных сериях электромагнитов близки. Например, для круглых электромагнитов отношение высоты к диаметру составляет 0,2-0,3, а отношение внутреннего диаметра полюса к внешнему равно 0,26-0,36.

Основной показатель грузоподъёмности электромагнитов – коэффициент отношения грузоподъемности электромагнита к его массе К_{Г. Э.}. У круглых магнитов с медной обмоткой К_{Г. Э.}=6÷16, а у прямоугольных К_{Г. Э.}=5÷26 (при подъёме плиты). При алюминиевой обмотке круглые магниты имеют К_{Г. Э.}=13÷26, прямоугольные имеют К_{Г. Э.}=25÷43. таким образом, для подъёма массивных грузов с плоской ровной поверхностью целесообразнее применять прямоугольные магниты. Круглые магниты эффективнее использовать для поднятия скрапа, чушек, стружки и т.п.

Электромагниты, у которых в процессе работы по­люсные башмаки подвергаются сильному износу, изго­тавливают с болтовым соединением частей магнитопровода. Применение алюминиевой обмотки с наружной ок­сидной пленкой снижает массу электромагнита на 15— 20%, но при этом повышается расход электроэнергии на 30%, поэтому применение таких электромагнитов огра­ничено.

Вес поднимаемого груза на единицу площади элект­ромагнита составляет 7—16 Н/см². Удельная потребляе­мая мощность на единицу веса поднимаемого груза находится в пределах 2—7 Вт/Н, а в ряде случаев для электромагнитов с малой грузоподъемностью она сни­жается до 1—2 Вт/Н.

Электромагниты со встроенным питанием от батарей потребляют в среднем 0,4—1,2 Вт/Н. Они надежны и безопасны в эксплуатации, но имеют ограниченную про­должительность непрерывной работы и увеличенную массу, а также неудобны в обслуживании.

Электромагниты постоянного тока серий М и ПM соответствуют ГОСТ 10130-74. Они предназначены для работы во невзрывоопасной окружающей среде и высоте над уровнем моря не более 2000 м, имеют степень защиты IP34. Номинальное напряжение 220 В, режим работы ПВ≤50% при работе с холодным грузом. Допускается работа при ПВ более 50%, а также с грузами, имеющими температуру до 500° С, при условии соответствующе­го снижения напряжения на катушке электромагнита.

Технические данные электромагнитов серий М к ПМ

Тип электромагнита	Номинальный ток катушки, А	Грузоподъемность, кг, при грузе
		Болванка или плита	Чугун в чушках	Скрап стальной	Стружка стальная	Бойный шар
М 22В М 42В М 62В М 40,Б ПМ 15Б ПМ 25Б	10,5 32,5 56,5 32,5 10,5 20,0	6000 16000 20000 - 7000 14000	20 60 1800 - - -	20 60 1800 - - -	20 60 1800 - - -	- - - 10000 - -

Технические данные электромагнитов приведены в табл. 6-6, причем ток соответствует нагретой катушке, а грузоподъемность г- холодному грузу. Обмоточные дан­ные катушек указаны в табл. 6-7.

Обмоточные данные катушек электромагнитов

Параметры катушки	Тип электромагнитов
	М 22В	М 42В М 40Б	М 62В	ПМ 15Б	ПМ 25Б
Марка провода Размер голого провода, мм Число витков Сопротивление при 20°С, Ом Масса меди, кг Число секций Число витков в секции Толщина и ширина межвитковой изоляции, мм	ПСД 1,5х3,1 260 13,50 155 1 2600 -	ЛММ 0,5х25 1488 4,49 361 4 372 0,2х26,5	ЛММ 1,25х25 1662 2,58 1270 6 277 0,3х26,5	ПСД 1,8х3,35 2322 14,00 240 2 1161 -	ЛММ 0,4х22 1152 7,23 290 8 144 0,2х23

Корпус отливается из малоуглеродистой стали 25Л и имеет относительно высокую магнитную проницаемость. Внутри корпуса находится катушка, которая снизу закреплена стальной шайбой толщиной 2—3 мм, при­варенной к корпусу.

Обмотка состоит из одной или нескольких секций, пропитанных нагревостойкой эмалью. Витки обмотки из медной ленты изолированы друг от друга асбестовой бумагой. Секции соединены последовательно. Обмотка электромагнита расклинивается по внутреннему и на­ружному диаметру относительно корпуса. Применяемые в электромагнитах изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости не ниже F.

С наружной части катушка защищена от ударов о груз толстой стальной немагнитной шайбой (плитой). В круглых магнитах немагнитная шайба удерживается при помощи дугообразных стальных полос, приваренных к корпусу, а в прямоугольных — внутренним полюсом, закрепленным болтами на корпусе, и профильной план­кой, приваренной снизу к корпусу. Круглый электромаг­нит М 40Б для подъема бойного шара выполняется с центральной выемной частью полюса и выступающим наконечником магнитной системы по наружному пери­метру электромагнита; наконечник приварен к корпусу и образует с выемной частью полюса в зоне прилегания к грузу сферическую поверхность. После сборки катушки все пустоты в корпусе заливают нагревостойкой полимеризующейся массой для повышения механической и электрической прочности катушки и улучшения отвода тепла от катушки.

Тип	Габаритные размеры, мм								Масса, кг
	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	И
М 22В М 42В М 40Б М 62В	785 1170 1150 1650	825 1120 1110 1335	325 325 325 440	275 275 275 390	225 300 300 480	175 250 250 250	100 150 150 150	35 45 45 45	550 1500 1600 3300

Коробка выводов защищена от механических пов­реждений массивным стальным литым кожухом. Внутри кожуха находятся изоляционная крышка, закрывающая выводные концы катушки и болт заземления. Питающий кабель вводится в коробку выводов через резиновую втулку и дополнительно закрепляется на входе клицей.

Подвеска круглых электромагнитов осуществляется посредством цепи, состоящей из трех элементов (смы­чек), закрепленных в проушинах корпуса. Смычки вы­полнены таким образом, чтобы предотвратить закручи­вание и обеспечить строго горизонтальное положение подвешенного электромагнита.

Грузоподъемность электромагнитов при различных видах грузов

Тип электромагнита	Количество электромагнитов, работающих на одном кране	Вид груза	Размеры груза, мм	Поднимаемое кол-во, шт.	Масса груза, кг
					1 шт.	общая
М 42В	1 1 1 2 2 2 4 4 4 4	Изложницы Стальные пробки для изложниц Листы - - - - - - -	- Ø330, высота ≤100 60х2000х6000 5х1400х4500 12х1800х7300 26х1250х7400 6х1300х12000 8х1600х12000 10х1950х12000 12х2500х12000	1 ≤16 1 11 3 ≤3 8 5 4 3	≤12500 64 5650 250 1250 1900 750 1200 1850 2850	- 1000 - 2750 3750 5700 6000 6000 7400 8500
М62В	1 1 1 1	Обрезки блюмов с t 120°С Обрезки рельсов Рулоны стали с t 300°С Прессованные пакеты	≈ 90х110х230 мелкие - -	≤12 - 4 3	- - 2500 1000	2000 800 10000 3000
ПМ 15Б	1 1 1 1 1	Листы - - - Квадрат	6х1000х1750 6х1400х4200 14х1000х6000 100х1000х4000 450х450х4500	8 4 2 1 1	85 280 660 3200 7200	1680 1120 13020 - -
ПМ 25Б	1 1 1	Блюмы с t 200°С Блюмы с t 200°С Слябы	300х300х4500 270х270х4500 108х1010х4200	1 5 3	3200 2700 3600	12800 13500 10800
ПМ 15Б	1 2 2 2 2 2 4 4 4	Слябы Рельсы Р-50 Рельсы Р-65 Рельсы Р-75 Листы Квадраты Рельсы Р-50 с t 500°С Рельсы Р-65 с t 500°С Рельсы Р-75 с t 500°С	112х760х4200 длина 12500 длина 12500 длина 12500 7х1800х7000 65х65х6000 длина 25000 длина 25000 длина 25000	5 10 9 7 10 21 10 9 7	2800 625 813 938 700 200 1250 1625 1875	14000 6250 7300 6575 7000 4200 12500 14600 13150